全双工无线通信装置、方法和移动终端与流程

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及全双工无线通信装置、方法及移动终端。

背景技术：

当前实际无线通信系统一般采用时分双工(timedivisionduplex，tdd)或者频分双工(frequencydivisionduplex，fdd)的双工方式。时分双工tdd系统使用相同的频谱资源，但不同时隙来输出数据。频分双工fdd系统使用相同的时隙，但使用不同的频谱资源来输出数据。这两种双工方式，在隔离上行和下行链路过程中，分别牺牲了时间资源和频谱资源，造成频谱的资源的极大浪费。

随着通信技术的发展，可以采用同时同频全双工(co-frequencyco-timeduplex，ccfd)技术进行双向通信，也即，通信终端能够实现使用相同频率并且同时收发无线信号，这就极大的节省了频谱资源，同时还能提升现有的通信速率。但是同时同频全双工方式在理论和工程上都存在着自干扰的问题，即本地向外发射的信号会对远端发射机发送的信号在频谱上有重叠，会对待接收信号形成自干扰。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种全双工无线通信装置、方法和移动终端，可以实现自干扰信号的最大消除，提高干扰信号的消除效果。

一种全双工无线通信装置，包括：发射模块、抵消模块、接收模块和双反馈控制模块；

所述发射模块，用于在所述双反馈控制模块控制下、将部分发射信号作为耦合信号耦合至所述抵消模块，并输出所述发射信号；

所述抵消模块，用于在所述双反馈控制模块控制下、对所述耦合信号进行调制生成抵消信号并输出至所述接收模块；

所述接收模块用于获取基站发射的包含干扰信号的射频信号，并对所述射频信号、抵消信号进行叠加以消除所述干扰信号生成接收信号，并将所述接收信号分别输出至所述双反馈控制模块、接收端；

所述双反馈控制模块用于根据所述接收信号和预设基准信号生成用于反馈控制所述发射模块的第一控制信号和用于反馈控制所述抵消模块的第二控制信号。

一种全双工无线通信方法，其特征在于，包括：

控制发射模块对部分发射信号进行耦合生成耦合信号，并输出所述发射信号；

对所述耦合信号进行调制并生成抵消信号；

获取射频信号中的干扰信号，并将所述射频信号、抵消信号进行叠加，消除所述干扰信号生成接收信号；

根据所述接收信号和预设基准信号生成第一控制信号和第二空控制信号，直到所述接收信号在所述预设基准信号的范围内；其中，所述第一控制信号用于控制所述耦合信号的耦合系数，所述第二控制信号用于控制所述抵消信号的抵消系数。

一种移动终端，所述移动终端包括上述的全双工无线通信装置。

上述全双工无线通信装置，双反馈控制模块根据接收模块输出的接收信号能够生成的第一控制信号和第二控制信号。双反馈控制模块不断的根据第一控制信号反馈控制发射模块以及根据第二控制信号反馈控制抵消模块，继而不断的控制抵消信号的强度，最终在接收模块中实现对干扰信号的最大限度消除，提高了对干扰信号的消除效果。

附图说明

图1为一个实施例中全双工无线通信装置的结构框架图；

图2为一个实施例中发射模块的结构框架图；

图3为一个实施例中接收模块的结构框架图；

图4为一个实施例中双反馈控制模块的结构框架图；

图5为另一个实施例中全双工无线通信装置的结构框架图；

图6为一个实施例中全双工无线通信方法的流程图；

图7为一个实施例中移动终端相关的手机的部分结构的框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明一个实施例中提供的全双工无线通信装置的结构框架图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

该全双工无线通信装置可以应用在点对点的无线通信系统中，比如微波等系统，或者应用在其他全双工无线通信系统中，也可以拓展应用到蜂窝等通信系统中。

在一个实施例中，全双工无线通信装置包括发射模块10、抵消模块20、接收模块30和双反馈控制模块40。其中，发射模块10能够在双反馈控制模块40控制下、将部分发射信号作为耦合信号耦合至抵消模块20，并输出发射信号。抵消模块20能够在双反馈控制模块40控制下、对耦合信号进行调制生成抵消信号并输出至接收模块30。所述接收模块30获取基站发射的包含干扰信号的射频信号，并对所述射频信号、抵消信号进行叠加并消除所述干扰信号生成接收信号，并将所述接收信号分别输出至所述双反馈控制模块40、接收端。双反馈控制模块40用于根据接收信号和预设基准信号生成用于反馈控制发射模块10的第一控制信号和用于反馈控制抵消模块20的第二控制信号。

上述全双工无线通信装置，双反馈控制模块40根据接收模块30输出的接收信号能够生成的第一控制信号和第二控制信号。双反馈控制模块40不断的根据第一控制信号反馈控制发射模块10以及根据第二控制信号反馈控制抵消模块20，继而不断的控制抵消信号的强度，继而在接收模块30中实现对干扰信号的最大限度消除，提高了对干扰信号的消除效果。

在一个实施例中，参考图2，发射模块10包括发射天线110和定向耦合器120。定向耦合器120能够将发射模块10输出的部分发射信号tx进行耦合生成耦合信号ntx(n为耦合系数)，并将耦合信号耦合至抵消模块20。其中，第一控制信号用于控制所述耦合信号的耦合系数，也即，可以根据第一控制信号对定向耦合器120中的耦合系数n进行调节，进而控制耦合信号的强度大小。发射模块10将输出端输出的发射信号经定向耦合器120处理后，由发射天线110向天空输出。

具体地，定向耦合器120可以采用带状线定向耦合器120，也可以采用微带线定向耦合器120。发射天线110可以为极化天线，也可以与接收模块30中的接收天线采用环形器实现复用的共用天线。

在一个实施例中，发射模块10还包括第一低通滤波器130，所述第一低通滤波器130的输出端与定向耦合器120的输出端连接，可以对输出端输出的发射信号进行滤波处理。

在一个实施例中，抵消模块20为反相增益放大器。反相增益放大器根据第二控制信号对耦合信号ntx进行反相放大处理生成抵消信号-nmtx(-m为反相增益放大器的增益系数)。其中，第二控制信号用于控制所述抵消信号的抵消系数，其中，抵消系数为反相增益放大器的增益系数，也即，第二控制信号可以对反相增益放大器的增益系数(-m)进行调节。

在一个实施例中，抵消模块20还可以为包括反相器和放大器两个分立器件的模块。其中，耦合信号经反相器反相处理后，再由放大器进行放大生成抵消信号。

在一个实施例中，参考图3，接收模块30包括依次电连接的接收天线210、叠加单元220和功分单元230。接收天线210能够获取来自基站的射频信号rx以及射频信号rx中对发射信号tx产生干扰的干扰信号qtx。具体的，接收天线210可以为极化天线，也可以为与发射模块10中的发射天线110采用环形器实现复用的共用天线。若接收天线210、发射天线110均采用极化天线，接收天线210与发射天线110可以呈正交极化的形式。

叠加单元220对接收天线210获取的包含干扰信号qtx的射频信号rx以及抵消模块20生成的抵消信号-nmtx进行叠加处理，实现对干扰信号的消除，并生成接收信号。

具体地，叠加单元220可以为加法器。加法器是产生数的和的器件。其中，加法器的第一输入端与接收天线210连接，加法器的第二输入端与抵消模块20连接，加法器的输出端与功分单元230连接。加法器能够对接收天线210获取的射频信号rx、干扰信号qtx以及抵消模块20生成的抵消信号-nmtx进行叠加处理，实现对干扰信号qtx的消除，并生成接收信号输出至功分单元230。

相应的，叠加单元220可以为合路器，合路器也能够对接收天线210获取的射频信号rx、干扰信号qtx以及抵消模块20生成的抵消信号-nmtx进行叠加处理，实现对干扰信号qtx的消除，并生成接收信号输出至功分单元230。

功分单元230将接收的接收信号分别输送至双反馈控制模块40、接收信号接收端。

具体地，功分单元230可以为功分器，其中功分器的输入端与叠加单元220的输出单元连接，功分器的第一输出端与双反馈控制模块40连接，功分器的第二输出端与接收信号输入端连接。功分器能够将接收信号分别输送至双反馈控制模块40、接收信号接收端。接收单元还可以为巴伦，相应的，巴伦也能够将接收信号分别输送至双反馈控制模块40、接收信号接收端。

在一个实施例中，接收模块30还包括第二低通滤波器240，所述第二低通滤波的输入端与所述功分单元230的输出端连接，用于对接收信号进行滤波处理后输出至接收信号接收端。

在一个实施例中，参考图4，双反馈控制模块40包括为微控制单元410、比较器420和存储单元430。其中，比较器420的第一输入端与接收模块30连接，比较器420的第二输入端与存储单元430连接，比较器420的输出端与微控制单元410的输入端连接，微控制单元410的输出端分别与接收模块30、抵消模块20连接。

将预先获取的预设基准信号存储在存储单元430，预设基准信号为在理想情况下，没有自干扰的接收信号强度。比较器420对接收的预设基准信号和接收信号进行比较处理，并输出相应判断结果信号。微控制单元410跟判断结果信号生成控制发射模块10的第一控制信号和控制抵消模块20的第二控制信号。

其中，第一控制信号的优先级高于第二控制信号的优先级，微控制单元410首先控制反相增益放大器的增益系数，其中，增益系数的调节步进为0.5，然后再控制耦合器的耦合系数，耦合系数的调节步进为0.1。也可以理解为，微控制单元410首先对反相增益放大器进行粗调的控制，生成抵消信号，然后对耦合器进行细调的控制，对生成的抵消信号进行细调，如此循环的控制抵消信号的强度。

在一个实施例中，双反馈控制模块40还包括数模转换单元440，数模转换单元440将存储单元430存储的模拟信号转换为比较器420能够识别的数字信号，供比较器420分析处理。

在一个实施例中，参考图5，全双工无线通信装置包括发射天线110、定向耦合器120、反相增益放大器30、微控制单元410、比较器420、存储单元430、加法器220、功分器230和接收天线210。其中，定向耦合器120的输入端与输出端连接，定向耦合器的第一输出端与发射天线110连接，定向耦合器120的第二输出端与反相增益放大器30的输入端连接。反相增益放大器30的输出端与加法器220的第一输出端连接，接收天线210与加法器220的第二输出端连接，加法器220的输出端与功分器230的输入端连接。功分器230的第一输出端与比较器420的第一输入端连接，功分器230的第二输出端与接收信号接收端连接。比较器420的第二输入端与存储单元430连接，比较器420的输出端与微控制单元410连接，微控制单元410的第一输出端与定向耦合器120的控制端连接，微控制单元410的第二输出端与反相增益放大器30的控制端连接。

其中，定向耦合器120在微控制单元410输出的第一控制信号下、将部分发射信号作为耦合信号耦合至反相增益放大器30中，反相增益放大器30在微控制单元410输出的第二控制信号的作用下、对耦合信号进行反相放大处理，并生成抵消信号。加法器220能够对接收天线210获取的包含干扰信号qtx的射频信号rx以及反相增益放大器30生成的抵消信号-nmtx进行叠加处理，实现对干扰信号qtx的消除，并生成接收信号输出至功分器230，并由功分器230将接收的接收信号分别输出至比较器420、接收端。比较器420对存储单元430中的预设基准信号和接收信号进行比较处理，并输出相应判断结果信号。微控制单元410跟判断结果信号生成用于控制定向耦合器120耦合系数的第一控制信号和用于控反相增益放大器30增益系数(抵消系数)的第二控制信号。

其中，第一控制信号的优先级高于第二控制信号的优先级，微控制单元410首先控制反相增益放大器30的增益系数，其中，增益系数的调节步进为0.5，然后再控制耦合器的耦合系数，耦合系数的调节步进为0.1。也可以理解为，微控制单元410首先对反相增益放大器30进行粗调的控制，生成抵消信号，然后对耦合器进行细调的控制，对生成的抵消信号进行细调，如此循环，优化抵消信号的强度，直到生成的抵消信号能够抵消干扰信号的信号强度，使加法器220输出的接收信号在预设基准信号范围内为止。

上述全双工无线通信装置通过微控制单元410根据加法器220生成的接收信号不断的反馈调节定向耦合器120的耦合系数和反相增益放大器30的增益系数，实现对干扰信号的最大限度消除，提高了对干扰信号的消除效果。

此外，图6所示的为一个实施例中全双工无线通信方法的流程图。本发明实施例还提供一种全双工无线通信方法，包括：

步骤s610：控制发射模块对部分发射信号进行耦合生成耦合信号，并输出发射信号。

发射模块包括发射天线和定向耦合器。发射天线可以为极化天线，也可以与接收模块中的接收天线采用环形器实现复用的共用天线。控制耦合器将发射模块输出的部分发射信号tx进行耦合生成耦合信号ntx(n为耦合系数)，其中，可以控制定向耦合器中的耦合系数n的调节，进而控制耦合信号的强度大小。控制发射模块将输出端输出的发射信号经定向耦合器处理后，由发射天线向天空输出。

步骤s620：对耦合信号进行调制并生成抵消信号。

控制反相增益放大器对耦合信号ntx进行反相放大处理生成抵消信号-nmtx，其中，-m为反相增益放大器的增益系数，反相增益放大器30的增益系数(-m)可调。

步骤s630：获取射频信号中的干扰信号，并将所述射频信号、抵消信号进行叠加，消除所述干扰信号生成接收信号。

接收天线210获取来自基站的射频信号rx以及射频信号rx中对发射信号tx产生干扰的干扰信号qtx。具体的，接收天线可以为极化天线，也可以为与发射模块中的发射天线采用环形器实现复用的共用天线。若接收天线、发射天线均采用极化天线，接收天线与发射天线可以呈正交极化的形式。

对接收天线获取的包含干扰信号qtx的射频信号rx以及生成的抵消信号-nmtx进行叠加处理，实现对干扰信号的消除，并生成接收信号。

步骤s640：根据所述接收信号和预设基准信号生成第一控制信号和第二空控制信号，直到所述接收信号在所述预设基准信号的范围内；其中，所述第一控制信号用于控制所述耦合信号的耦合系数，所述第二控制信号用于控制所述抵消信号的抵消系数。

获取预设基准信号，并对预设基准信号进行存储，其中，预设基准信号为在理想情况下，没有自干扰的接收信号，预设基准信号包括信号的强度信息。在获取预设基准信号，是在在没有天线自干扰的理想情况下的获取的信号，其信号强度可以通过单独的接收天线在理想情况下实现获取。通过比较预设基准信号和接收信号并控制输出判断结果信号；生成第一控制信号和第二空控制信号，直到所述接收信号在所述预设基准信号的范围内。其中，所述第一控制信号用于控制所述耦合信号的耦合系数；第二控制信号用于控制所述抵消信号的抵消系数，抵消系数也可称之为增益系数。具体地，步骤s610中，根据第一控制信号控制定向耦合器中的耦合系数n的调节；步骤s620中，根据第二控制信号控制反相增益放大器的增益系数，对耦合信号ntx进行反相放大处理。

进一步地，耦合系数的控制优先级高于增益系数的控制优先级。其中，增益系数的调节步进为0.5，耦合系数的调节步进为0.1。首先控制调节增益系数，即对抵消信号进行粗调，然后控制调节耦合系数，对生成抵消信号进行细调，如此循环，优化抵消信号的强度，直到生成的抵消信号能够抵消干扰信号的信号强度，也即直到接收信号在预设基准信号范围内为止。

通过上述全双工无线通信方法，能够实现对干扰信号的最大限度消除，提高了对干扰信号的消除效果。

本发明实施例还提供了一种移动终端，移动终端包括上述一实施例中的全双工无线通信装置。具有上述任一实施例的全双工无线通信装置的移动终端，其能够实现对干扰信号的最大限度消除，提高了对干扰信号的消除效果。如图7所示，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明实施例全双工无线通信装置部分。该计算机设备可以为包括手机、平板电脑、车载电脑、穿戴式设备等任意终端设备，以移动终端为手机为例：

图7为与本发明实施例提供的移动终端相关的手机700的部分结构的框图。参考图7，手机700包括：全双工无线通信装置710、存储器720、输入单元730、显示单元740、传感器750、音频电路760、无线保真(wirelessfidelity，wifi)模块770、处理器780、以及电源790等部件。本领域技术人员可以理解，图7所示的手机结构并不构成对手机的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

其中，全双工无线通信装置710可用于收发信息或通话过程中，信号的接收和发送，可将基站的下行信息接收后，给处理器780处理；也可以将上行的数据发送给基站。此外，全双工无线通信装置710还可以通过无线通信与网络和其他设备通信。上述无线通信可以使用任一通信标准或协议，包括但不限于全球移动通讯系统(globalsystemofmobilecommunication，gsm)、通用分组无线服务(generalpacketradioservice，gprs)、码分多址(codedivisionmultipleaccess，cdma)、宽带码分多址(widebandcodedivisionmultipleaccess，wcdma)、长期演进(longtermevolution，lte))、电子邮件、短消息服务(shortmessagingservice，sms)等。

存储器720可用于存储软件程序以及模块，处理器780通过运行存储在存储器720的软件程序以及模块，从而执行手机的各种功能应用以及数据处理。存储器720可主要包括程序存储区和数据存储区，其中，程序存储区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能的应用程序、图像播放功能的应用程序等)等；数据存储区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、通讯录等)等。此外，存储器720可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

输入单元730可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与手机700的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。具体地，输入单元730可包括触控面板731以及其他输入设备732。触控面板731，也可称为触摸屏，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触控面板731上或在触控面板731附近的操作)，并根据预先设定的程式驱动相应的连接装置。在一个实施例中，触控面板731可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中，触摸检测装置检测用户的触摸方位，并检测触摸操作带来的信号，将信号传送给触摸控制器；触摸控制器从触摸检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给处理器780，并能接收处理器780发来的命令并加以执行。此外，可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触控面板731。除了触控面板731，输入单元730还可以包括其他输入设备732。具体地，其他输入设备732可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)等中的一种或多种。

显示单元740可用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及手机的各种菜单。显示单元740可包括显示面板741。在一个实施例中，可以采用液晶显示器(liquidcrystaldisplay，lcd)、有机发光二极管(organiclight-emittingdiode,oled)等形式来配置显示面板741。在一个实施例中，触控面板731可覆盖显示面板741，当触控面板731检测到在其上或附近的触摸操作后，传送给处理器780以确定触摸事件的类型，随后处理器780根据触摸事件的类型在显示面板741上提供相应的视觉输出。虽然在图7中，触控面板731与显示面板741是作为两个独立的部件来实现手机的输入和输入功能，但是在某些实施例中，可以将触控面板731与显示面板741集成而实现手机的输入和输出功能。

手机700还可包括至少一种传感器750，比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地，光传感器可包括环境光传感器及接近传感器，其中，环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示面板741的亮度，接近传感器可在手机移动到耳边时，关闭显示面板741和/或背光。运动传感器可包括加速度传感器，通过加速度传感器可检测各个方向上加速度的大小，静止时可检测出重力的大小及方向，可用于识别手机姿态的应用(比如横竖屏切换)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等；此外，手机还可配置陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器等。

音频电路760、扬声器761和传声器762可提供用户与手机之间的音频接口。音频电路760可将接收到的音频数据转换后的电信号，传输到扬声器761，由扬声器761转换为声音信号输出；另一方面，传声器762将收集的声音信号转换为电信号，由音频电路760接收后转换为音频数据，再将音频数据输出处理器780处理后，经rf电路710可以发送给另一手机，或者将音频数据输出至存储器720以便后续处理。

wifi属于短距离无线传输技术，手机通过wifi模块770可以帮助用户收发电子邮件、浏览网页和访问流式媒体等，它为用户提供了无线的宽带互联网访问。虽然图7示出了wifi模块770，但是可以理解的是，其并不属于手机700的必须构成，可以根据需要而省略。

处理器780是手机的控制中心，利用各种接口和线路连接整个手机的各个部分，通过运行或执行存储在存储器720内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器720内的数据，执行手机的各种功能和处理数据，从而对手机进行整体监控。在一个实施例中，处理器780可包括一个或多个处理单元。在一个实施例中，处理器780可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器780中。

手机700还包括给各个部件供电的电源790(比如电池)，优选的，电源可以通过电源管理系统与处理器780逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。

在一个实施例中，手机700还可以包括摄像头、蓝牙模块等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。